- Un dispositivo (10) de fijación por interferencia con manguito adaptado para ser instalado en unos agujeros alineados (125,

130) a través de dos o más piezas de trabajo (105, 110), comprendiendo el dispositivo de fijación (10) por interferencia con manguito: un elemento de manguito (20) que tiene una cabeza aumentada (85) en un extremo y una porción tubular (80), teniendo la porción tubular (80) un diámetro interior (90) y un diámetro exterior (95), en el cual está previsto que el diámetro exterior (95) de la porción tubular (80) sea menor que un diámetro interior de los agujeros alineados (125, 130) de la estructura (105, 110); y un elemento de clavija (15) que tiene una cabeza aumentada (35, 37) de la clavija en un extremo, una porción roscada (50) en un extremo opuesto y una porción de cuerpo (45) cilíndrica y lisa entre las mismas, en el cual la porción de cuerpo (45) cilíndrica y lisa está situada por debajo de la cabeza aumentada (35, 37) de la clavija y tiene un diámetro mayor que el diámetro interior de la porción tubular (80) del elemento de manguito (20), en el cual el elemento de manguito (20) está adaptado para expandirse radialmente sobre la porción de cuerpo (45) cilíndrica y lisa para formar un ajuste por interferencia entre el diámetro exterior del elemento de manguito (20) y los agujeros alineados (125, 130) a través de las dos o más piezas de trabajo (105, 110), para proporcionar una posición instalada del dispositivo de fijación (10) por interferencia con manguito, caracterizado porque el dispositivo (10) de fijación comprende adicionalmente una porción de transición (55) entre la porción de cuerpo (45) cilíndrica y lisa y la porción roscada (50), teniendo la porción de transición (55) una configuración que permite una reducción del radio entre la porción de cuerpo (45) cilíndrica y lisa y la porción roscada (50) del elemento de clavija (15) para minimizar la fuerza de instalación requerida para instalar el elemento de clavija (15) dentro del elemento de manguito (20), en el cual el coeficiente de fricción entre la superficie interior del elemento de manguito (20) y la porción de cuerpo (45) cilíndrica y lisa del elemento de clavija (15) está elegido para ser menor que el coeficiente de fricción entre la superficie exterior del elemento de manguito (20) y la superficie del diámetro interior (135) de los agujeros alineados (125, 130) a través de dos o más piezas de trabajo (105, 110), con el fin de reducir la magnitud del estiramiento del elemento de manguito (20) y permitir de esta manera que la porción de cuerpo (45) cilíndrica y lisa pueda expandir el elemento de manguito (20) hasta conseguir un ajuste por interferencia con las dos o más piezas de trabajo (105, 110)

Antecedentes

1. Campo

La presente divulgación se refiere a un dispositivo de fijación por interferencia con manguito mejorado según lo definido en el preámbulo de la reivindicación 1 independiente.

2. Antecedentes Generales

El documento EP 0 248 122 B1 está dirigido a un sistema de protección contra rayos para mejorar el contacto eléctrico entre un dispositivo de fijación y las fibras de grafito de una capa de revestimiento interior y una estructura de soporte. Con este propósito, se proporciona un agujero en la capa de revestimiento interior y en el soporte para recibir un manguito conductivo. El manguito se expande en los agujeros formados en la capa de revestimiento interior y en la estructura de soporte para recibir un dispositivo de fijación. La expansión del manguito creará un contacto eléctrico uniforme entre el manguito y las fibras de grafito de las capas de revestimiento y la estructura de soporte.

Cada vez es más frecuente la incorporación de materiales compuestos de grafito en las estructuras de aeronaves. El uso de compuestos de grafito aumenta la resistencia, aumenta la vida útil, reduce el peso, reduce el consumo de combustible, aumenta la capacidad de carga, entre otros beneficios. Sin embargo, a medida que se utilizan estos nuevos materiales, es necesario superar nuevos retos en la tecnología de la fijación en comparación con las estructuras metálicas típicas.

Los dispositivos de fijación aeroespaciales existentes no pueden ser instalados con seguridad en condiciones de interferencia en estructuras de grafito o estructuras mixtas de compuesto de grafito y metal. Típicamente, se utilizan dispositivos de fijación por ajuste con huelgo para evitar problemas de delaminación del compuesto y de potenciales fallos estructurales que hacen que estos dispositivos de fijación no sean seguros de utilizar. Como resultado, los dispositivos de fijación son instalados en agujeros con huelgo, lo que resulta en la reducción del rendimiento de las juntas dinámicas, en huecos en la estructura y otros problemas estructurales.

El hueco resultante entre la porción de cuerpo del dispositivo de fijación y el agujero evita un contacto uniforme de los componentes estructurales. En consecuencia, la disipación segura de la corriente/energía en caso de impacto por rayo, y las corrientes electromagnéticas, suponen un problema importante. En la actualidad, los fabricantes de aeronaves recurren a la elaboración de procedimientos alternativos costosos, y en ocasiones arriesgados, para poner a tierra la estructura de forma apropiada. Por ejemplo, puede incorporarse cobre, u otra tira de baja conductividad, en la superficie de las piezas de trabajo para proporcionar una ruta preferente de baja resistencia para cualquier corriente. Adicionalmente, puede utilizarse una película portadora de fibras conductivas capaz de conducir corrientes elevadas entre dos piezas de trabajo. Sin embargo, ambos procedimientos son muy costosos y no suponen una manera rentable de disipar la corriente con seguridad.

Adicionalmente, los anteriores dispositivos de fijación no pueden ser instalados con cantidades significativas de sellante, tal como se requiere en la mayor parte de las estructuras de aeronaves. Si se utiliza suficiente sellante durante la instalación, el coeficiente de fricción entre el conjunto de fijación y las piezas de trabajo se reduce, obstaculizando la capacidad de instalación. Adicionalmente, existe una incapacidad para que el exceso de sellante fluya al exterior de la junta.

Adicionalmente, las anteriores clavijas con manguitos de acoplamiento, fabricadas para aplicaciones por interferencia, únicamente pueden ser instaladas en materiales compuestos de grafito en un 100%. Adicionalmente, estos dispositivos de fijación están limitados a aplicaciones de longitudes cortas y diámetros pequeños. Los dispositivos de fijación previos no pueden ser instalados en ninguna estructura de compuesto/y metal y en casi ninguna estructura con 100% de compuesto.

Adicionalmente, los dispositivos de fijación previos para aplicaciones de interferencia sólo están disponibles con capacidades de resistencia a los esfuerzos cortantes. Los casquillos utilizados en estos dispositivos de fijación son típicamente de titanio comercial puro y están sujetos a deformación permanente ante temperaturas relativamente poco elevadas.

Por lo tanto, existe la necesidad de proporcionar un dispositivo de fijación que permita las aplicaciones de interferencia sin posibilidad de delaminación y fallo estructural.

También existe la necesidad de proporcionar un dispositivo de fijación que pueda ser utilizado en diversas aplicaciones diferentes. Es necesaria la utilización de un dispositivo de fijación en una variedad de estructuras de material compuesto/y metal.

Adicionalmente, existe la necesidad de proporcionar dispositivos de fijación que proporcionen una disipación segura de las corrientes eléctricas causadas por impactos de rayo y/o electricidad estática. Los dispositivos de fijación que permitan un contacto uniforme de los componentes estructurales proporcionarán la disipación necesaria y una solución más segura, y rentable, a los problemas que implican corrientes eléctricas.

Sumario

En un aspecto de la presente divulgación, se da a conocer un dispositivo de fijación por interferencia con manguito del tipo según lo definido en la reivindicación 1 independiente. El elemento de clavija incluye una porción de cuerpo cilíndrica, alargada y lisa, y una cabeza aumentada para acoplar al manguito. En algunas realizaciones, existe una cabeza avellanada o sobresaliente para enganchar con un extremo abocardado del manguito. El elemento de clavija también incluye una porción roscada y una porción frangible alineada axialmente con la porción de cuerpo cilíndrica y lisa. La porción frangible incluye una porción de surcos de arrastre que tiene unos surcos de arrastre adaptados para ser agarrados y aplicar una fuerza axial relativa para arrastrar el elemento de clavija dentro del manguito. El elemento de clavija incluye un surco de ruptura entre la porción roscada y la porción frangible. Cuando el dispositivo de fijación está instalado, la porción frangible es separada por el surco de ruptura.

La clavija incluye una porción de transición entre la porción de cuerpo cilíndrica y lisa y la porción roscada, diseñada y optimizada para minimizar la fuerza de instalación requerida por las condiciones de elevada interferencia resultantes de la instalación. En determinadas realizaciones ejemplares, la porción de transición puede ser troncocónica y tener un ángulo igual o inferior a 20 grados desde el cuerpo de la clavija. En otras realizaciones, la porción de transición reduce el diámetro radial del cuerpo de la clavija entre unos 0,1016 mm (0,004 pulgadas) y unos 0,127 mm (0,005 pulgadas) sobre una distancia de 0,254 mm (0,010 pulgadas) a 7,366 mm (0,290 pulgadas) entre la porción lisa y la porción roscada.

En otras realizaciones, el dispositivo de fijación comprende adicionalmente un manguito y un medio de apriete para asegurar las piezas de trabajo entre sí. El medio de apriete puede comprender un elemento de casquillo o de tuerca u otro medio adecuado para sujetar las piezas de trabajo entre sí con la clavija y el manguito. El elemento de sujeción es instalado a través de unos agujeros alineados situados en dos o más piezas de trabajo. En algunas realizaciones, uno de los agujeros a través de las piezas de trabajo incluye un avellanado, o radio de guiado, en su abertura exterior.

El manguito, adaptado para ajustar sobre la porción de cuerpo cilíndrica y lisa, incluye una porción tubular y un extremo alargado para enganchar con la superficie exterior de la pieza de trabajo. En algunas realizaciones, existe un extremo ensanchado para enganchar con la porción avellanada de las piezas de trabajo. En el emplazamiento de los agujeros alineados el manguito tiene una longitud mayor que el grosor total máximo de las piezas de trabajo a ser unidas. La porción tubular del manguito tiene un diámetro interior menor que el diámetro de la porción de cuerpo cilíndrica y lisa, y un diámetro exterior dimensionado para permitir al ajuste del manguito en los agujeros con huelgo alineados de las piezas de trabajo.

En un aspecto, el elemento de clavija tiene una porción de cuerpo cilíndrica y lisa con un diámetro mayor que el diámetro interior máximo del manguito. Cuando la porción de cuerpo cilíndrica y lisa entra dentro del manguito y tira a través... [Seguir leyendo]

1. Un dispositivo (10) de fijación por interferencia con manguito adaptado para ser instalado en unos agujeros alineados (125, 130) a través de dos o más piezas de trabajo (105, 110), comprendiendo el dispositivo de fijación

(10) por interferencia con manguito:

un elemento de manguito (20) que tiene una cabeza aumentada (85) en un extremo y una porción tubular (80), teniendo la porción tubular (80) un diámetro interior (90) y un diámetro exterior (95), en el cual está previsto que el diámetro exterior (95) de la porción tubular (80) sea menor que un diámetro interior de los agujeros alineados (125, 130) de la estructura (105, 110); y

un elemento de clavija (15) que tiene una cabeza aumentada (35, 37) de la clavija en un extremo, una porción roscada (50) en un extremo opuesto y una porción de cuerpo (45) cilíndrica y lisa entre las mismas, en el cual la porción de cuerpo (45) cilíndrica y lisa está situada por debajo de la cabeza aumentada (35, 37) de la clavija y tiene un diámetro mayor que el diámetro interior de la porción tubular (80) del elemento de manguito (20),

en el cual el elemento de manguito (20) está adaptado para expandirse radialmente sobre la porción de cuerpo (45) cilíndrica y lisa para formar un ajuste por interferencia entre el diámetro exterior del elemento de manguito (20) y los agujeros alineados (125, 130) a través de las dos o más piezas de trabajo (105, 110), para proporcionar una posición instalada del dispositivo de fijación (10) por interferencia con manguito,

caracterizado porque

el dispositivo (10) de fijación comprende adicionalmente una porción de transición (55) entre la porción de cuerpo

(45) cilíndrica y lisa y la porción roscada (50), teniendo la porción de transición (55) una configuración que permite una reducción del radio entre la porción de cuerpo (45) cilíndrica y lisa y la porción roscada (50) del elemento de clavija (15) para minimizar la fuerza de instalación requerida para instalar el elemento de clavija (15) dentro del elemento de manguito (20), en el cual el coeficiente de fricción entre la superficie interior del elemento de manguito

(20) y la porción de cuerpo (45) cilíndrica y lisa del elemento de clavija (15) está elegido para ser menor que el coeficiente de fricción entre la superficie exterior del elemento de manguito (20) y la superficie del diámetro interior

(135) de los agujeros alineados (125, 130) a través de dos o más piezas de trabajo (105, 110), con el fin de reducir la magnitud del estiramiento del elemento de manguito (20) y permitir de esta manera que la porción de cuerpo (45) cilíndrica y lisa pueda expandir el elemento de manguito (20) hasta conseguir un ajuste por interferencia con las dos

o más piezas de trabajo (105, 110).

2. El dispositivo (10) de fijación de la Reivindicación 1, en el cual la porción de transición (55) es una porción de transición en disminución desde la porción de cuerpo (45) cilíndrica y lisa, con un ángulo igual o inferior a 20 grados, cuyo diámetro disminuye radialmente desde la porción de cuerpo (45) cilíndrica y lisa hasta la porción roscada (50).

3. El dispositivo (10) de fijación de la Reivindicación 1, en el cual la porción de transición (55) es una porción de transición que tiene una longitud de entre 0,254 mm y 0,737 mm, disminuyendo radialmente el diámetro de la porción de transición entre 0,102 mm y 0,127 mm a medida que se extiende desde la porción de cuerpo (45) cilíndrica y lisa hasta la porción roscada (50).

4. El dispositivo (10) de fijación de una de las reivindicaciones 1 a 3, en el cual el dispositivo de fijación (10) comprende adicionalmente un medio de retención (200, 250) adaptado para ajustar sobre la porción roscada (50) del elemento de clavija (15).

5. El dispositivo (10) de fijación de la Reivindicación 4, en el cual el medio de retención (200, 250) es un elemento de tuerca roscada (250).

6. El dispositivo (10) de fijación de la Reivindicación 4, en el cual el medio de retención (200, 250) es un elemento de casquillo (200).

7. El dispositivo (10) de fijación de la Reivindicación 5 ó 6, en el cual el medio de retención (200, 250) comprende una porción escariada (215), en el cual la porción escariada (215) tiene un diámetro mayor que el diámetro exterior del elemento de manguito (20).

8. El dispositivo de fijación (10) de una de las reivindicaciones 1 a 7, en el cual la porción de transición (55) está configurada de manera que expanda radialmente el elemento de manguito (20) entre aproximadamente 0,0127 mm y aproximadamente 0,254 mm a medida que el elemento de clavija (15) es instalado en el elemento de manguito (20).